Наиболее важным считалось полигонное испытание, на которое представлялось 10 экземпляров каждой испытываемой системы, выдержавшей комиссионную проверку. 10 экземпляров — по той причине, что изобретатель всегда мог изготовить один или два образца хорошо действующими с помощью продолжительной отладки. При большем количестве экземпляров скорее должна была выявить себя уже сама система, а не качество отладки. При полигонных испытаниях изобретатель к стрельбам не допускался, с тем чтобы исключить влияние навыков лица, хорошо знающего свою систему, на результаты испытаний.

Для войсковых испытаний в целях проверки оружия в реальных условиях эксплуатации заказывалось 100–150 его экземпляров.

Программа испытаний оружия в то время даже с точки зрения современных подходов к его оценке была весьма обширной и многие ее основные положения сохранились до наших дней. Она включала в себя различные, реально возможные ухудшенные условия эксплуатации оружия, учитывающие изменчивое состояние окружающей среды и внешнее воздействие различных факторов на работу оружия (пыль, дождь и т. п.), возможные отклонения по качеству изготовления патронов, различные способы подготовки оружия к стрельбе, влияние режимов испытания и т. п.

Некоторые наиболее характерные методики испытаний в своем примитивном виде, например запыление оружия в закрытом ящике с раздуванием пыли с помощью различных мехов, с небольшими изменениями сохранились до начала Великой Отечественной войны.

Уже на первых комиссионных испытаниях в 1909 году винтовка Федорова доказывает свое превосходство перед иностранными образцами Браунинга и Шегреня, опережая при этом и отечественных конкурентов, а по результатам второй комиссионной проверки в 1911 году она рекомендуется для полигонных испытаний.

Полигонные испытания этого образца в 1912 году прошли успешно, и по существовавшим тогда правилам принято решение об изготовлении 150 винтовок для войсковых испытаний.

Перед полигонными испытаниями в систему Федорова были внесены некоторые улучшающие ее конструкцию изменения по сравнению с комиссионным образцом, и в этом варианте она вошла в оружейную историю как «опытный образец 1912 года». Основные характеристики этого образца: длина без штыка — 1200 мм, ствола — 625 мм, прицельной линии — 880 мм, вес без штыка с пустым магазином — 4,85 кг.

Автору системы конструктору В.Г. Федорову была присуждена первая Михайловская премия (Золотая медаль), учрежденная в 1846 году для награждения один раз в пять лет за лучшие изобретения и научные труды в области артиллерии.

Второе призовое место после винтовки Федорова по оценке комиссии принадлежит системе известного американского конструктора Д. Браунинга. Винтовка Браунинга принадлежала к типу оружия с подвижным стволом, неразъемно скрепленным со ствольной коробкой. Сцепление затвора со стволом осуществлено при помощи двух симметрично расположенных боевых личинок, упирающихся задними оконечностями в соответствующие грани выемов ствольной коробки.

Расцепление личинок со ствольной коробкой в процессе выстрела происходит после отката коробки вместе со стволом в неподвижном коробе на величину примерно 10 мм, когда особые прямолинейные выступы личинок, выходящие из отверстий коробки с выступанием над ее поверхностью, натыкаются на наклонные срезы пазов короба. Происходит схождение личинок с уступов коробки и освобожденный затвор откатывается назад, сжимая затворную пружину. Каким образом происходит разведение боевых личинок при запирании, использовавшиеся автором источники, в том числе и описание устройства данной системы В.Г. Федоровым («Эволюция стрелкового оружия», ч. 2), не раскрывают.

Конструктивно-технологической особенностью системы Браунинга являлись вставные патронники стволов, термически обработанные на повышенную твердость, которые по результатам испытаний данной системы, а также проверки на отечественных 3-линейных магазинных винтовках оказали положительное влияние на экстрактирование гильз, особенно при стрельбе в условиях запыления.

Комиссия признала систему Браунинга заслуживающей серьезного внимания. Вслед за комиссионными она выдержала и полигонные испытания на 10 заказанных экземплярах в 1913 и 1914 гг., вплотную приблизившись к системе Федорова. Комиссия постановила заказать 150 экземпляров винтовок Браунинга для войсковых испытаний совместно с образцами Федорова, но они не были получены в связи с начавшейся мировой войной. Винтовка Федорова в это время была уже в новом, улучшенном качестве.

Федор Васильевич Токарев свой образец автоматической винтовки с подвижным стволом и сцепленным затвором (с использованием поворотной муфты) после комиссионных испытаний, проведенных в 1910 году, продолжал совершенствовать вплоть до 1914 года.

В высших военных инстанциях, где постоянно следили за всеми работами комиссии, в июне 1913 года был поставлен запрос комиссии о сравнительных качествах винтовок Токарева и Федорова. Председатель комиссии рапортом донес, что «категорического заключения о сравнительном качестве этих двух образцов сделать нельзя, так как винтовка Федорова уже выдержала как комиссионные, так и полигонные испытания большим числом выстрелов — до 50 000, винтовка же Токарева… испытана только комиссионным способом — 3500 выстрелов».